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リズム間引き込み協調の神経回路基盤

公募研究

研究領域非線形発振現象を基盤としたヒューマンネイチャーの理解
研究課題/領域番号 18H04945
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
研究機関立命館大学 (2019)
大阪大学 (2018)

研究代表者

木津川 尚史  立命館大学, 生命科学部, 教授 (10311193)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードリズム / 連続運動 / ステップホイール / 線条体 / 走行 / マウス / step-wheel / Step-Wheel / 歩行 / ドーパミン
研究実績の概要

我々の行動の多くは繰返し運動になっている。ドーパミン神経の投射先である線条体の神経情報処理が、歩行を始めとする繰返し運動の機能に関与していることが、パーキンソン病研究の知見や、ステップホイールを走行するマウスを用いた我々の研究などからわかっている。しかし、線条体神経細胞が歩行中のどのような局面に関与しているのか、また繰返し運動の制御にどのように寄与しているのかは明らかになっていなかった。
我々は、ステップホイールで複雑なペグパターンを走行するマウスが実際にどのような運足状態になっているかを解析し、大脳基底核線条体から神経活動を計測した。その結果、一連のペグパターン内の数か所において、運足などの運動にリズミカルな協調が起きていることが見出された。この結果は、運動中に自発的なリズム協調が起きている可能性を示している。また、線条体神経細胞が脚の運動の周期や位相などリズムのパラメタに反応して活動していることを見出した。
得られた結果は、マウスは複雑に配置されたペグの上を走行する際に、単にペグが到来するタイミングに合わせてペグ上に足を置いていくのではなく、自らの体部位間の協調(本研究では左右前肢の協調)をリズムを利用して達成していることを示している。動物の体には関節や筋肉が多数存在し自由度が非常に高いため、運動の協調を達成するための組合せは無数に存在する。繰返し運動を周期と位相というリズムのパラメタで表現することは、自由度を大きく低減して体部位間の協調を容易にしている可能性が考えられ、線条体は繰返し運動をリズムのパラメタによりコードすることにより、繰返し運動の効率的コード化に寄与していることが推測される。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Single-cell memory trace imaging with immediate-early genes2019

    • 著者名/発表者名
      Sauvage Magdalena、Kitsukawa Takashi、Atucha Erika
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience Methods

      巻: 326 ページ: 108368-108368

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2019.108368

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Dopamine D1 and muscarinic acetylcholine receptors in dorsal striatum are required for high speed running2019

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Toru、Rios Luis Carl、Yagi Takeshi、Sasaoka Toshikuni、Kitsukawa Takashi
    • 雑誌名

      Neuroscience Research

      巻: - ページ: 1-8

    • DOI

      10.1016/j.neures.2019.12.001

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 複雑な走行運動中のマウスにおけるリズム情報は、線条体のニューロンによってコードされている2021

    • 著者名/発表者名
      広兼浩二朗、中村徹、寺下拓真、八木健、久保田康夫、Dan Hu、Ann M Graybiel、木津川尚史
    • 学会等名
      第44回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Striatal neurons encode the rhythm of stepping in the step-wheel task2021

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Hirokane, Toru Nakamura, Takuma Terashita, Takeshi Yagi, Yasuo Kubota, Dan Hu, Ann M Graybiel, Takashi Kitsukawa
    • 学会等名
      The 50th Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-12-28  

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